证明: 1.lp是可分的 其中1≤p<∞; 2.l∞是不可分的。

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证明:

  1.lp是可分的,其中1≤p<∞;

  2.l∞是不可分的。

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答案解析

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  • 1.设M是可数稠密子集。我们可以取M为有理数集;若K=C,我们可以取M是所有形如α+iβ(α,β是有理数)的复数集合。对n=1,2,…,设En是lp中下列Y的集合:
       y(j)∈M,j≥1;y(j)=0,j﹥n
       则En是可数的,这是因为它和Mn是一一对应的。假设E是可数的,我们将证明E在lp中是稠密的。
       设x∈lp,给定的ε>0,则存在n
       固定n,对每一个j,1≤j≤n,在M中选择y(j)使得
       |x(j)-y(j)|<(2n)-1/pε,
       且对j﹥n,y(j)=0,
       <n·(2n)-1/P·εp+2-1εp=εp
       所以‖x-y‖p﹤ε,得以证明。
       2.假设0和1之间的每个实数t都可以表示
       其中对所有n,x(n)=0或1,
       所以对每个(0,1)中的t,我们能找到满足式(6)的h(t)=x,其中x∈l∞;且能找到E中,的g(x)使得
       ‖g(x)-x‖∞﹤1/4
       设f(t)=g(h(t)),0<t<1,若f(t1)=f(t2),h(t1)=x1和h(t2)=x2,则g(x1)=g(x2)=0,所以
       ‖x1-x2‖≤‖x1-g(x1)‖∞+‖g(x1)-g(x2)‖∞+‖g(x2)-x2‖∞﹤1/2,
       |x1(n)-x2(n)| ≤‖x1-x2‖∞﹤1/2
       但是对所有n有x1(n)-x2(n)=0,±1,所以对所有n必须有x1(n)-x2(n)=0。
       这就证明了f:(0,1)→E是单射,因为(0,1)是不可数的,所以E一定不可数,因而l∞不可能有可数的稠密子集,这就完成了证明。